高考物理專題08靜電場備考強化訓(xùn)練18電勢能電勢和電勢差新人教版

1、強化訓(xùn)練18 電勢能 電勢和電勢差本套強化訓(xùn)練搜集近年來各地高中物理高考真題、模擬題及其它極有備考價值的習(xí)題等篩選而成。其主要目的在于用能量的觀點來研究問題，這是現(xiàn)代物理學(xué)中更重要更普遍的方法。本訓(xùn)練側(cè)重于訓(xùn)練和考查描述電場能的性質(zhì)的基本概念：電勢能、電勢、電勢差、等勢面等。不僅能深刻理解這些概念，而且熟練把握電場能的知識在實際中的應(yīng)用，為學(xué)會用這些概念及有關(guān)規(guī)律分析解決帶電體運動問題做好充分準(zhǔn)備。一、破解依據(jù)電勢、電勢差： .等勢面（略）同一電場內(nèi)各點“電勢（能）的比較”：同一曲（或直）電場線上各點的電勢，“沿電場線方向逐點降低”。正（或負）靜止電荷僅受電場力作用時,必定移向電勢低（或高）處

2、；運動電荷則另作別論。電場力做正（或負）功，正電荷的電勢（能）的減少（或增加），負電荷的電勢能的減少（或增加）、電勢的增加（或減少）。亦即所透露之意。直（或交）流電路中各點的電勢，外電路“沿電流方向逐點降低”；內(nèi)電路則“逐點升高”。電勢能及其變化，則用及解決帶電體運動問題往往用到運動學(xué)公式、牛頓定律、功能關(guān)系和守恒規(guī)律，茲不贅述。二、 精選習(xí)題選擇題（每小題5分，共50分）（16新課標(biāo)III）關(guān)于靜電場的等勢面，下列說法正確的是（ ）A.兩個電勢不同的等勢面可能相交B.電場線與等勢面處處相互垂直C.同一等勢面上各點電場強度一定相等D.將一負的試探電荷從電勢較高的等勢面移至電勢較低的等勢面，電場

3、力做正功（15海南）如圖-1，兩電荷量分別為Q（Q0）和-Q的點電荷對稱地放置在x軸上原點O的兩側(cè)，a點位于x軸上O點與點電荷Q之間，b位于y軸O點上方。取無窮遠處的電勢為零，下列說法正確的是（ ）圖-1A.b點的電勢為零，電場強度也為零B.正的試探電荷在a點的電勢能大于零，所受電場力方向向右C.將正的試探電荷從O點移到a點，必須克服電場力做功D.將同一正的試探電荷先后從O、b點移到a點，后者電勢能的變化較大（17江蘇）在x軸上有兩個點電荷q1、q2，其靜電場的電勢在x 軸上分布如圖所示下列說法正確的有()圖-2Aq1和q2帶有異種電荷Bx1處的電場強度為零C負電荷從x1移到x2，電勢能減小D

4、負電荷從x1移到x2，受到的電場力增大（16江蘇）一金屬容器置于絕緣板上，帶電小球用絕緣細線懸掛于容器中，容器內(nèi)的電場線分布如圖-3所示容器內(nèi)表面為等勢面，A、B為容器內(nèi)表面上的兩點，下列說法正確的是（ ）（A）A點的電場強度比B點的大 （B）小球表面的電勢比容器內(nèi)表面的低（C）B點的電場強度方向與該處內(nèi)表面垂直（D）將檢驗電荷從A點沿不同路徑移到B點，電場力所做的功不同圖-3（17全國）一勻強電場的方向平行于平面，平面內(nèi)a、b、c三點的位置如圖所示，三點的電勢分別為10 V、17 V、26 V。下列說法正確的是（ ）圖-4 A電場強度的大小為2.5 V/cm B坐標(biāo)原點處的電勢為1 VC電子

5、在a點的電勢能比在b點的低7 eVD電子從b點運動到c點，電場力做功為9 eV（15衡水聯(lián)考）如圖所示，在x軸上固定兩個等量異種點電荷+Q、-Q，兩點電荷之間相距L。虛線是以+Q所在點為中心、邊長為L的正方形a、b、c、d為正方形的四個頂點，其中a、c兩點在x軸上，b、d兩點關(guān)于x軸對稱。下列判斷正確的是 （ ）圖-5 A四點中c點處的電勢最低Ba、b兩點的電勢差Uab等于a、d兩點的電勢差UcdC將一正的試探電荷沿abc從a點移至c點，電勢能先增大后減小Da點電場強度的大小大于c點的電場強度的大?。?5四川）如圖所示，半圓槽光滑、絕緣、固定，圓心是O，最低點是P，直徑MN水平，a、b是兩個完

6、全相同的帶正電小球（視為點電荷），b固定在M點，a從N點靜止釋放，沿半圓槽運動經(jīng)過P點到達某點Q（圖中未畫出）時速度為零。則小球a ( )A從N到Q的過程中，重力與庫侖力的合力先增大后減小B從N到P的過程中，速率先增大后減小C從N到Q的過程中，電勢能一直增加D從P到Q的過程中，動能減少量小于電勢能增加量 圖-6(14新課標(biāo))如圖,在正點電荷Q的電場中有M、N、P、F四點,M、N、P為直角三角形的三個頂點,F為MN的中點,M=30。M、N、P、F四點處的電勢分別用M、N、P、F表示。已知M=N,P=F,點電荷Q在M、N、P三點所在平面內(nèi),則()圖-8A.點電荷Q一定在MP的連線上B.連接PF的線

7、段一定在同一等勢面上C.將正試探電荷從P點搬運到N點,電場力做負功D.P大于M（15上海）兩個正、負點電荷周圍電場線分布如圖所示。P、Q為電場中兩點，則（ ）（A）正電荷由P靜止釋放能運動到Q（B）正電荷在P的加速度小于在Q的加速度（C）負電荷在P的電勢能高于在Q的電勢能（D）負電荷從P移動到Q，其間必有一點電勢能為零圖-9（14海南）如圖（a），直線MN表示某電場中一條電場線，a、b是線上的兩點，將一帶負電荷的粒子從a點處由靜止釋放，粒子從a運動到b過程中的v-t圖線如圖（b）所示，設(shè)a、b兩點的電勢分別為、，場強大小分別為、，粒子在a、b兩點的電勢能分別為、，不計重力，則有（ ） 圖-10

8、A B C D填空題（共22分）（6分）將一個106C的負電荷從電場中A點移到B點，克服電場力做功2106J，從C點移到D點，電場力做功7106J，若已知B點比C點電勢高3V，則；。（17全國）（6分）在一靜止點電荷的電場中，任一點的電勢與該點到點電荷的距離r的關(guān)系如圖所示電場中四個點a、b、c和d的電場強度大小分別Ea、Eb、Ec和Ed.點a到點電荷的距離ra與點a的電勢a已在圖中用坐標(biāo)(ra，a)標(biāo)出，其余類推現(xiàn)將一帶正電的試探電荷由a點依次經(jīng)b、c點移動到d點，在相鄰兩點間移動的過程中，電場力所做的功分別為Wab、Wbc和Wcd.試求：EaEb_；WabWbc =_； WbcWcd_。圖

9、-11（14全國）地球表面附近某區(qū)域存在大小為150 N/C、方向豎直向下的電場一質(zhì)量為1.00104 kg、帶電荷量為1.00107 C的小球從靜止釋放，在電場區(qū)域內(nèi)下落10.0 m對此過程，該小球的電勢能和動能的改變量分別為_J和_J。(重力加速度大小取9.80 m/s2，忽略空氣阻力)()計算題（共28分）（15新課標(biāo)）（12分）如圖，一質(zhì)量為m、電荷量為q（q0）的例子在勻強電場中運動，A、B為其運動軌跡上的兩點。已知該粒子在A點的速度大小為v0，方向與電場方向的夾角為60；它運動到B點時速度方向與電場方向的夾角為30。不計重力。求A、B兩點間的電勢差。圖-12（15安徽）（16分）在

10、xOy平面內(nèi)，有沿y軸負方向的勻強電場，場強大小為E（圖中未畫出），由A點斜射出一質(zhì)量為m，帶電量為+q的粒子，B和C是粒子運動軌跡上的兩點，如圖所示，其中l(wèi)0為常數(shù)。粒子所受重力忽略不計，求：（1）粒子從A到C過程中電場力對它做的功；（2）粒子從A到C過程所經(jīng)歷的時間；（3）粒子經(jīng)過C點時的速率。圖-13 (四)選做題16.（17天津）如圖所示，在點電荷Q產(chǎn)生的電場中，實線MN是一條方向未標(biāo)出的電場線，虛線AB是一個電子只在靜電力作用下的運動軌跡設(shè)電子在A、B兩點的加速度大小分別為aA、aB，電勢能分別為EpA、EpB.下列說法正確的是()圖-14A電子一定從A向B運動B若aAaB，則Q靠近

11、M端且為正電荷C無論Q為正電荷還是負電荷一定有EpAQB. 直線c位于某一等勢面內(nèi)，MNC. 若電子由M點運動到Q點，電場力做正功D. 若電子由P點運動到Q點，電場力做負功圖-1619.（13上海）兩異種點電荷電場中的部分等勢面如圖-7所示，已知A點電勢高于B點電勢。若位于a、b處點電荷的電荷量大小分別為qa和qb，則(A)a處為正電荷，qaqb (B)a處為正電荷，qaqb(C)a處為負電荷，qaqb (D)a處為負電荷，qaqb圖-1720.（14大慶鐵人中學(xué)）研究表明，無限大的均勻帶電平面在周圍空間會形成與平面垂直的勻強電場.現(xiàn)有兩塊無限大的均勻絕緣帶電平面，一塊帶正電，一塊帶負電，把它

12、們正交放置如圖所示，單位面積所帶電荷量的數(shù)值相等.圖中直線A1B1和A2B2分別為帶正電的平面和帶負電的平面與紙面正交的交線，O為兩交線的交點.則圖中能正確反映等勢面分布情況的是（ ）圖-1821.（14江西師大附中）質(zhì)子和中子是由更基本的粒子即所謂“夸克”組成的兩個強作用電荷相反（類似于正負電荷）的夸克在距離很近時幾乎沒有相互作用（稱為“漸近自由”）；在距離較遠時，它們之間就會出現(xiàn)很強的引力（導(dǎo)致所謂“夸克禁閉”）作為一個簡單的模型，設(shè)這樣的兩夸克之間的相互作用力F與它們之間的距離r的關(guān)系為： 式中F0為大于零的常量，負號表示引力用E表示夸克間的勢能，令E0F0（r2-r1），取無窮遠為勢能

13、零點下列Er圖示中正確的是（ ）圖-1922.（15朝陽一模）圖中虛線是某電場中的一簇等勢線。兩個帶電粒子從P點均沿等勢線的切線方向射入電場，粒子運動的部分軌跡如圖中實線所示。若粒子僅受電場力的作用，下列說法中正確的是： （ ）圖-20Aa、b兩點的電場強度大小關(guān)系 Ba、b兩點的電勢關(guān)系C粒子從P運動到a的過程中，電勢能增大D粒子從P運動到b的過程中，動能增大23.（15銀川檢測）如圖所示，處于真空中的勻強電場與水平方向成15o角，在豎直平面內(nèi)的直線AB與場強E互相垂直，在A點以大小為v0的初速度水平向右拋出一質(zhì)量為m、帶電荷量為+q的小球，經(jīng)時間t，小球下落一段距離過C點(圖中未畫出)時其

14、速度大小仍為vo，己知A、B、C三點在同一平面內(nèi)，則在小球由A點運動到C點的過程中： （ ） 圖-21A小球的機械能增加 B小球的電勢能增加C小球的重力勢能增加 DC點位于AB直線的右側(cè)24.（14安徽）一帶電粒子在電場中僅受靜電力作用，做初速度為零的直線運動取該直線為x軸，起始點O為坐標(biāo)原點，其電勢能Ep與位移x的關(guān)系如右圖所示下列圖像中合理的是( ) 圖-22 25.（16浙江）如圖所示，兩個不帶電的導(dǎo)體A和B，用一對絕緣柱支持使它們彼此接觸。把一帶正電荷的物體C置于A附近，貼在A、B下部的金屬箔都張開，圖-23A此時A帶正電，B帶負電 B此時A電勢低，B電勢高C移去C，貼在A、B下部的金

15、屬箔都閉合D先把A和B分開，然后移去C，貼在A、B下部的金屬箔都閉合三、參考答案選擇題【答案】B【解析】等勢面相交，則電場線一定相交，故在同一點存在兩個不同的電場強度方向，與事實不符，故A錯誤；電場線與等勢面垂直，B正確；同一等勢面上的電勢相同，但是電場強度不一定相同，C錯誤；將負電荷從高電勢處移動到低電勢處，受到的電場力方向是從低電勢指向高電勢，所以電場力方向與運動方向相反，電場力做負功，D錯誤；【答案】BC【解析】因為等量異種電荷在其連線的中垂線上的電場方向為水平指向負電荷，所以電場方向與中垂線方向垂直，故中垂線為等勢線，因為中垂線延伸到無窮遠處，所以中垂線的電勢為零，故b點的電勢為零，但

16、是電場強度不為零，A錯誤；等量異種電荷連線上，電場方向由正電荷指向負電荷，方向水平向右，在中點O處電勢為零，O點左側(cè)電勢為正，右側(cè)電勢為負，又知道正電荷在正電勢處電勢能為正，故B正確；O點的電勢低于a點的電勢，電場力做負功，所以必須克服電場力做功，C正確；O點和b點的電勢相等，所以先后從O、b點移到a點，電場力做功相等，電勢能變化相同，D錯誤；【答案】AC【解析】 x圖像的斜率表示電場強度，由圖像可知，x2左側(cè)電場強度方向向左，x2右側(cè)電場強度向右，x1處電場強度大于零，x2處電場強度等于零，故q1和q2帶有異種電荷，A正確，B錯誤負電荷從x1處移到x2處，電勢升高，電場強度減小，故電勢能減小

17、，電場力減小，C正確，D錯誤【答案】C【解析】由圖可知，B點的電場線比A點的密集，所以B點的電場強度比A點的大，A錯；沿著電場線電勢降落，小球表面的電勢比容器內(nèi)表面高，B錯；電場線的方向與等勢面垂直，所以B點的電場強度與該處表面垂直，C正確；由于A、B兩點在同一等勢面上，故電場力不做功，所以D錯誤?！敬鸢浮緼BD【解析】由題目可得：a10 V，b17 V，c26 V，則可知ab與Oc交點電勢滿足，故，故B正確；從a到b移動電子，電場力做功WUab(e)7 eV，電場力做正功，電勢能減小，故電子在a點電勢能比在b點高7 eV，故C錯誤；從b到c移動電子，電場力做功WeUbc9 eV，故D正確；如

18、圖所示，過b點作bd垂直于Oc，則由幾何關(guān)系有xcd6 cm cm，故，則d點的電勢為d17 V，故bd為等勢線，從而電場線沿cO方向，故，故A正確【答案】AB?！敬鸢浮緽C 【答案】A、D【解析】。本題考查了電場問題。根據(jù)題意分別畫出MN和FP的中垂線,由幾何關(guān)系知,兩中垂線交點在MP連線上,如圖。點電荷在圖中的O位置,A項正確,B錯誤;因為是正電荷形成的電場,將正電荷從P搬運到N,電場力做正功,C項錯誤;因為是正電荷形成的電場,越靠近場源電荷的等勢面電勢越高,D項正確?！敬鸢浮緿 【解析】正電荷在P點靜止釋放時，會沿電場線切線方向運動，所以不能運動到Q點，故A錯誤; P點的電場線密集，所以

19、電場力，加速度也大，故B錯誤;因為順著電場線方向電勢逐漸降低，所以負電荷在P的電勢低于在Q的電勢能，故C錯誤;如果取無窮遠處的電勢為0，正電荷附近P點電勢高于0，負電荷附近Q點的電勢低于0，所以負電荷從P移動到Q，其間必經(jīng)過有一點電勢為0，該點電勢能也為0，故D正確?！敬鸢浮緽D?！窘馕觥緼、負電荷從a釋放（初速度為0）后，能加速運動到b，說明負電荷受到的電場力方向是從a指向b，那么電場方向就是由b指向a，由于沿電場線方向電勢逐漸降低，所以a、b兩點的電勢關(guān)系是ab，故A錯誤； B、C、由圖b知圖線的斜率減小，則負電荷從a運動到b的過程中，它的加速度是逐漸減小的，由牛二定律知，負電荷從a到b時

20、，受到的電場力是逐漸減小的，由知，EaEb，故B正確，C錯誤； D、負電荷在電勢高處電勢能小，因ab則WaWb，故D正確故選：BD填空題【答案】2；-7；2?！窘饴浴俊敬鸢浮?:1；3:1；1:1。【解析】 由點電荷的場強公式E，可得EaEbEcEd41。電場力做功WqU，UabUbc31，則WabWbc31，又有UbcUcd11，則WbcWcd11。13.【答案】1.50104 J；9.65103 J?！窘馕觥勘绢}考查功與能設(shè)小球下落的高度為h，則電場力做的功W1qEh1.5104 J，電場力做負功，電勢能增加，所以電勢能增加1.5104 J；重力做的功W2mgh9.8103 J，合力做的功

21、W W1 W29.65103 J，由動能定理得EkW9.65103 J計算題14.【答案】15.【答案】（1）； （2）； （3）【解析】（1）電場力做功與路徑無關(guān)，A、C間沿電場線方向的距離，所以電場力做功；（2）由對稱性知，軌跡最高點在y軸上，設(shè)為P點，帶電粒子在水平方向做勻速直線運動，又A、P、B、C的水平間距相等，均為l0，所以三段軌跡經(jīng)歷時間也相等，設(shè)為t0，由P到C豎直方向做初速為零的勻加速直線運動，有，由P到B，有，解得，所以粒子從A到C過程所經(jīng)歷的時間；（3）由P到C，水平速度，所以，豎直方向，所以，即粒子經(jīng)過C點時的速率（四）選做題16【答案】BC【解析】通過電子的運動軌跡可

22、判斷電子的受力方向，但無法判斷電子的運動方向，根據(jù)點電荷的電場規(guī)律可知，加速度越大的位置就是離點電荷越近的位置，A錯誤，B正確；電子從A到B電場力做負功，電勢能增加，B點的電勢低于A點的電勢，C正確。17【答案】D【解析】從圖中可知金屬板右側(cè)連接電源正極，所以電場水平向左，故乒乓球上的電子移動到右側(cè)，即乒乓球的右側(cè)感應(yīng)出負電荷，A錯誤；乒乓球右側(cè)帶負電，受到的電場力向右，乒乓球左側(cè)帶正電，受到的電場力向左，因為左右兩側(cè)感應(yīng)出的電荷量相等，所以受到的電場力相等，乒乓球受到擾動后，最終仍會靜止，不會吸附到左極板上，B錯誤；乒乓球受到重力和電場力作用，庫侖力即為電場力，C錯誤；用絕緣棒將乒乓球撥到與右極板接觸，乒乓球帶正電，在電場力作用下，與左極板接觸，然后乒乓球帶負電，又在電場力作用下，運動到右極板，與右極板接觸后乒乓球帶正電，在電場力作用下，運動到左極板，如此重復(fù)，即乒乓球會在兩極板間來回碰撞，D正確；18【答案】B【解析】在勻強電場中，因為電子帶負電，從M到N和P做功相等，說明電勢差相等，即N和P的電勢相等，電場力對電子做負功，由W= qU,q=-e, 則得M-N=M-P0,說明MQ為高電勢，NP為低電勢。所以直線c位于某一等勢線內(nèi)，選項A錯B對。勻強電場中等勢線為平行的直線，所以NP和MQ分別是兩條等勢線，M=QP